CAS是什么？
CAS英文解釋是比較和交換，是cpu底層的源語，是解決共享變量原子性實現方案，它定義了三個變量，內存地址值對應V，期待值E和要修改的值U，如下圖所示，這些變量都是在高速緩存中的，如果兩個線程A，B分別通過cas方式同時修改共享變量，假設當A線程先獲取時間片，如果發現V的值和E相等就將主內存值更新為U，如果不相等說明線程B在線程A更新之前已經成功更新過，線程A會失敗重試，此時根據緩存一致性協議，線程A的本地副本會失效，需要從主內存再同步最新的變量到本地內存副本，在Java中通過調用UnSafe的compareAndSet類似方式調用，底層是c，反編譯后操作系統指令是cmpxchg指令。
保證i++原子性
你一定會有一個疑問，被volatile修飾的變量i，i++為什么會有線程安全問題呢，也就是原子性的問題，我們還是舉一個經典的i++案例一步步分析吧！我們知道在多線程情況下volatile保證了共享變量的可見性，順序行，但唯獨不能保證原子性，原因是i++是一個復合操作，大致可以分成3步，1.先從主內存拿到最新的i值，2.將i加1這個操作保存到操作數棧，3.從棧中取出i加1的值寫回到主內存。OK，當線程AB同時執行i++操作時，比如線程A先獲取時間片，執行完第2步，這是線程A還未執行完，時間片分配給線程B，B順利執行完所有操作后並同步了主內存，假設我們i的初始值是1，那么此時主內存值是2，因為線程B執行完畢，cpu時間片又回到線程A手上，做第3步操作，此時同步到主內存的值還是2，看，線程A，B各做了一次加1的操作，但最終結果可能是2，cas的作用就來了，他能保證i++操作的原子性，為什么能保證原子性呢？cas可以把上面三個操作合並成一個操作，是原子的。
有什么好處？
大家都知道解決多線程安全需要用到鎖的，可以用synchronized來解決，但是synchronized也有它的劣勢，最主要是它是阻塞的，阻塞會有什么問題？性能啊，這是計算機人不能忍的，頻繁內核外核切換，會嚴重浪費系統資源，所以就提了cas這個樂觀鎖概念，它是非阻塞的，操作系統不用在內核態與用戶態來回切換，相當於用while循環方式獲取鎖，在性能上有一定提升。即使這樣，也會有一定問題，下面我們來看看。
有什么問題？
1.ABA問題。
這個案例比較簡單，線程A把共享變量i，從1變成2，再變成1，線程B想把i變成2，本來應該是不會成功，因為即時變量i現在是1，但是它的狀態變化了，他的解決方案是版本號。相當於修改成功一次版本號增加1，就可以解決了，曾經被面試官問到一個問題，cas是線程安全的嗎？答案不是線程安全的。
2.自旋時間過長。
如果一個線程拿到鎖后，一直不釋放，其他線程就只能一直循環等待。
3.只能保證一個共享變量的原子性。
像Automic包下面的基本上都只能保證一個變量的原子性。
JUC包下面使用！
可能有些童鞋看JDK源碼會比較糾結一個點，發現volatile關鍵字一般都會和cas連用，如果不要volatile會怎么樣呢？cas本身只作用於方法，cas對共享變量沒有約束，如果不對共享變量做volatile修飾，是不可見的，不能夠保證共享變量的實效性，需要等待共享變量主動同步到主內存，這是需要花時間的，效率更低下，所有在JUC並發包里一直可以看到這樣的volatile關鍵字一般都會和cas組合。
總結
這篇文章，我們先引出了cas概念，並且說明了它的優缺點，做了案例介紹，簡單的和synchronized關鍵字做了比較，最后，深入的說明了volatile關鍵字和cas連用的效率，這是我在深入思考后得到的結論，分享給大家，文章有一定閱讀門檻，如果有想搞清楚童鞋，可以1v1私聊討論交流。希望大家喜歡。點贊哦！
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